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Terremoti: il fenomeno di liquefazione delle sabbie

Terremoti: il fenomeno di liquefazione delle sabbie
I recenti eventi sismici emiliani hanno avuto epicentri nella bassa pianura modenese e ferrarese; le scosse maggiori del 20 maggio scorso (5.9 della scala Richter), con epicentro a Finale Emilia e del 29 maggio (5.8 della scala Richter) con epicentro tra Carpi, Medolla e Mirandola nel modenese, hanno causato 26 vittime (molti sono operai e tecnici), centinaia di feriti e migliaia di sfollati. Alle perdite di vite umane si sommano i notevoli danni al patrimonio edilizio e alle attività economiche di tutta l’aera coinvolta, la cui quantificazione non è ancora stata resa definitiva ma già risulta essere di numerosi miliardi di euro.
Molto si è detto e scritto in questi giorni sul sisma emiliano; dichiarazioni polemiche sono circolate riguardo l’evento tellurico “inatteso” in queste zone e quindi sulla necessità di “aggiornare la mappa del rischio sismico o della pericolosità sismica dell'area colpita dai recenti terremoti o addirittura di tutta l'Italia”.
In merito si è espresso inequivocabilmente l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) che in un articolo pubblicato sul sito www.lavoripubblici.it (http://www.lavoripubblici.it/news/2012/05/lavori-pubblici/Pericolosit-sismica-zone-sismiche-e-normativa-sismica-nella-zona-dei-terremoti_9915.html) dichiara che “i parametri dei terremoti avvenuti sono compatibili con le assunzioni che stanno alla base della mappa citata. In particolare, viene ipotizzata per questa zona una magnitudo massima pari a 6.2” e che “l'applicazione delle norme sismiche del 2003 ha proceduto a rilento, anche perché era rimasta in vigore la possibilità di applicazione delle normative precedenti” e che, quindi, “a causa di questi ritardi, nelle zone colpite in questi giorni si è accumulato un notevole deficit di protezione sismica, che è in parte responsabile dei danni avvenuti”. L’Istituto conclude inoltre che “la mappa di pericolosità sismica di riferimento sia perfettibile, ma che l'eventuale aggiornamento che tenga conto solo degli ultimi terremoti non ne determini, complessivamente, variazioni significative” e che “si ritiene più urgente che venga assicurato il suo pieno recepimento da parte delle Regioni e che vengano ulteriormente sviluppate le iniziative per la riduzione della vulnerabilità sismica, già avviate in alcune zone del Paese”.
Ritengo che con tali dichiarazioni si possano fugare tutte le polemiche a riguardo, anche se bisogna aggiungere, come peraltro riconosciuto dallo stesso INGV, che le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, deliberate nel 2008, facenti riferimento alla suddetta mappa, sono entrate in vigore in tutta l'Italia solo all'indomani del terremoto dell'Aquilano del 2009.
Un altro punto da chiarire è legato a quanto si è detto sulla famosa quanto sconosciuta “liquefazione delle sabbie” che è avvenuta sopratutto nei pressi di San Carlo e Sant’Agostino dove acqua, fango e sabbia sono uscite dalla terra e dall’asfalto spaccato inondando il paese e le campagne limitrofe, facendo perfino slittare interi palazzi.
La liquefazione è un fenomeno che spesso accompagna i terremoti di forte intensità (superiore alla magnitudo 5 della scala Richter) in zone, come quelle della bassa pianura modenese e ferrarese, dove sono molto diffusi i paleoalvei sabbioso-limosi dei fiumi emiliani (Po, Panaro e Reno). 
Essa consiste nella perdita di resistenza di terreni saturi d’acqua sottoposti a sollecitazioni sismiche, in conseguenza delle quali i depositi sabbiosi e limosi raggiungono una condizione di fluidità pari a quella di una massa viscosa a causa delle fortissime pressioni dell’acqua nei pori: lo spiegano sul loro sito internet gli studiosi del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia (http://www.meteoweb.eu/wp-content/uploads/2012/05/liquefazione.pdf).
I terreni soggetti a liquefazione sono quelli nei quali la resistenza alle deformazioni è dovuta interamente all’attrito tra le particelle; vale a dire i terreni incoerenti come le sabbie e i limi. Nei materiali argillosi, che sono dotati di coesione, le forze interlamellari riducono la mobilità delle particelle e il decadimento della resistenza è pertanto graduale e non consente il verificarsi della liquefazione.
Da prove di laboratorio risulta che le sabbie fini e poco assortite dal punto di vista granulometrico, aventi cioè una dimensione dei granuli abbastanza omogenea, sono le più vulnerabili mentre ghiaie e argille non sono agli effetti pratici suscettibili di liquefazione; l’effetto della forma dei grani è invece pressoché trascurabile.
Come esposto dal sito del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, “le manifestazioni in superficie dell’avvenuta liquefazione di un deposito possono essere molto varie e possono consistere in: mulinelli di sabbia (sand boils), formati da sospensioni di acqua e particelle sabbiose/limose che fuoriescono dal terreno sottostante, attraverso fessure e fratture negli strati più superficiali; cedimenti nel terreno, conseguenti all’addensamento degli strati incoerenti successivamente alla espulsione in superficie di grandi volumi di terra e alla dissipazione delle pressioni interstiziali; oscillazioni del terreno, allorché la liquefazione in strati profondi raggiunge i sovrastanti strati più rigidi, facendoli oscillare avanti e indietro e producendo quindi delle fratture, degli avvallamenti e dei danni alle strutture sovrastanti (rottura di tubazioni ecc.); galleggiamento di infrastrutture sepolte (serbatoi, oleodotti ecc.) che risultano più leggere del terreno circostante liquefatto.”
Esempi di eventi durante i quali sono stati registrati fenomeni di liquefazione sono i terremoti del Cile (1960) dell’Alaska (1964), di Niigata (1964), del Montenegro (1979) e del 1783 in Calabria (e quindi in Italia !!!!). A proposito di questi ultimi il Baratta (1901) riporta che nella zona sud-orientale della Piana di Gioia Tauro “si produssero sconvolgimenti del suolo tali da mutare l’assetto del terreno (... ); secondo la pendenza del suolo, avvennero o spostamenti istantanei di masse oppure lenti o rapidi scivolamenti dai mantelli superficiali addossati al cristallino per i quali assieme al terreno furono trasportati gli alberi secolari che vi erano sopra impiantati magari senza che questi subissero danno alcuno (. . . ). Questo ordine di fenomeni fu la causa precipua della produzione dei laghi”.
I meccanismi e gli effetti furono comunque molto diversi rispetto ai recenti terremoti emiliani sia per l’eccezionale potenza dell’evento sismico calabrese del 1783 (circa 31 mila morti accertati), sia per la morfologia molto più accidentata dei territori coinvolti. Anche durante il terremoto di Rossano del 1836 fenomeni di liquefazione nelle intercalazioni sabbiose produssero nella zona di S. Angelo vulcanetti di fango in superficie (Baratta, 1901).
La memoria storica dei fatti più funesti, si sa, spesso si perde nei secoli; le tracce di tali eventi, ancora oggi presenti nei luoghi, con il tempo vengono ignorate e diventano leggibili solo agli occhi dei “Tecnici del Territorio” (vedi “geologi”); gli allarmi e le preoccupazioni di questi ultimi sono spesso ignorati o definiti “catastrofistici”.
Non si possono ancora prevedere i terremoti ma basta non andare troppo lontano nel tempo e soprattutto non spostarsi troppo da queste aree che ci si rende conto che quello che sta succedendo dal 20 maggio in Emilia non è certo qualcosa di “inaspettato”. Si consultino questi link:

  • http://www.meteoweb.eu/2012/06/nel-1624-un-terremoto-in-emilia-provoco-tanti-episodi-di-liquefazione-del-suolo-e-addirittura-uno-tsunami-interno/137486/?google_editors_picks=true
  • http://www.ilsalvagente.it/Sezione.jsp?idSezione=16027&idSezioneRif=26.
Quattro fatti ben precisi associano i terremoti del 1570 di Ferrara e del 1624 di Argenta a quello di oggi:

  • la magnitudo similare stimata; 
  • l’epicentro posizionato in piena Val Padana;
  • la liquefazione di sabbie geologicamente “recenti” con falda acquifera in prossimità del piano campagna;
  • la durata nel tempo dello “sciame sismico” che per il terremoto del 1570 si protrasse per circa 4 anni.
L’augurio per il nostro disastrato paese è che non si ricada in futuro nel solito scenario dell’emergenza dovuta all’intemperanza di una natura a volte ostile e terribile (vedi anche gli eventi alluvionali liguri di qualche mese fa).
In Italia abbiamo una normativa antisismica tra le migliori del mondo e istituti di ricerca geologica, geofisica, vulcanologica, ingegneristica di eccellenza. Applicare la normativa per prevenire gli eventi calamitosi con la costruzione di edifici antisismici e l’adeguamento del patrimonio esistente è l’unica via da seguire; spendere soldi pubblici per la ricerca in questi settori specifici è doveroso e “conveniente”.

Dott. Geol. Daniele D’Ottavio

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